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第1章　计算机系统概论1

1.1 计算机系统的基本组成1

1.1.1　硬件组成1

1.1.2　软件组成2

1.2　计算机系统的层次结构3

1.3　软、硬件界面与逻辑上的等价5

1.4　计算机的体系结构、组成和实现6

1.5　计算机系统中的信息活动6

1.5.1　硬信息和软信息6

1.5.2　信息进出计算机系统7

1.5.3　信息在主机系统中的活动8

1.5.4　计算机系统中信息传送的通路10

1.5.5 CPU对三类信息的加工10

1.6　计算机的过去、现在和未来11

1.6.1　冯·诺依曼机的基本特点11

1.6.2　计算机发展的四个阶段12

1.6.3　计算机分类13

1.6.4　计算机网络14

1.7　习题15

第2章　数字化信息编码与数据表示17

2.1 数字化信息编码的概念17

2.2　常用的信息编码17

2.2.1 字符编码17

2.2.2　中文的编码表示19

2.2.3　逻辑数据的表示19

2.2.4　数值数据的表示与编码20

2.3　计算机中数值数据的表示、转换和运算20

2.3.1　数制与进位记数法20

2.3.2　数据的转换21

2.3.3 二进制数的运算规则23

2.3.4　二进制数在计算机内的表示25

2.3.5　十进制数的编码与运算32

2.4　数据校验码35

2.4.1　数据校验码实现原理35

2.4.2　奇偶校验码36

2.4.3　海明校验码36

2.4.4　循环冗余校验码39

2.5 习题45

第3章　逻辑函数和逻辑电路48

3.1　逻辑变量和逻辑函数的概念48

3.2　布尔代数的基本公式48

3.3　逻辑函数的代数化简49

3.4　逻辑函数的最小项表示50

3.5　逻辑电路分类51

3.5.1 门电路51

3.5.2　记忆电路51

3.5.3 时序电路52

3.5.4 时钟电路52

3.6　逻辑门电路53

3.6.1　基本逻辑门53

3.6.2　基本三态逻辑门54

3.6.3　基本组合逻辑门54

3.6.4　常用组合逻辑门55

3.7　记忆电路65

3.7.1 寄存器65

3.7.2　存储器70

3.8　基本时序电路77

3.8.1　移位寄存器78

3.8.2　计数器80

3.9　阵列逻辑电路84

3.9.1　阵列逻辑组件84

3.9.2　ROM85

3.9.3　可编程序逻辑阵列87

3.10 习题91

第4章　运算器93

4.1　运算器概述93

4.2　一个简单的算术逻辑单元94

4.3 定点运算器的基本组成与实现98

4.3.1 定点加法的实现方案98

4.3.2　定点原码一位乘法的实现方案102

4.3.3　定点补码一位乘法的实现方案105

4.3.4　定点原码一位除法的实现方案108

4.3.5　定点补码一位除法的实现方案114

4.3.6　逻辑运算的实现116

4.4　加速乘除运算的技术116

4.4.1　原码两位乘法117

4.4.2　阵列乘法器118

4.4.3　原码两位除法118

4.4.4　阵列除法器120

4.5　浮点四则运算121

4.5.1　浮点数加减法运算步骤121

4.5.2　浮点数加法运算实例123

4.5.3　浮点数乘除法运算步骤124

4.5.4　浮点数相乘实例125

4.6　运算器组织126

4.6.1　带多路选择器的运算器127

4.6.2　带输入锁存器的运算器128

4.6.3　位片式运算器129

4.6.4　浮点运算器132

4.7 习题133

第5章　指令系统135

5.1　计算机指令概念135

5.2　指令格式136

5.2.1　指令的一般格式137

5.2.2　指令操作码的扩展技术138

5.2.3　指令长度与字长的关系139

5.3　数据的表示和存储140

5.4　寻址方式141

5.5　指令类型145

5.6　指令系统举例150

5.6.1 SPARC的指令系统150

5.6.2 IBM大型机指令系统153

5.6.3 PDP 11与VAX 11基本指令格式153

5.6.4 Pentium Ⅱ的指令系统157

5.7　机器语言、汇编语言和高级语言159

5.8 习题161

第6章　中央处理部件164

6.1 中央处理部件的功能164

6.2　中央处理部件的组成165

6.2.1　运算部件166

6.2.2　寄存器设置166

6.2.3　总线169

6.2.4 时序系统170

6.2.5　控制部件172

6.2.6 CPU内部数据通路结构178

6.3　一台模型机的总体设计181

6.3.1　模型机指令系统181

6.3.2　总体结构与数据通路183

6.4　模型机组合逻辑控制设计188

6.4.1 时序系统188

6.4.2　指令流程图与操作时间表192

6.4.3　微操作信号的产生210

6.4.4　机器周期的产生214

6.4.5　机器加电过程216

6.5　微程序控制原理217

6.5.1　基本思想217

6.5.2　有关术语218

6.5.3　逻辑组成219

6.5.4　微程序的执行220

6.5.5　微指令的编译方法221

6.5.6　微程序的顺序控制方式223

6.5.7　微指令的执行方式230

6.5.8　微程序设计方法232

6.5.9　微程序控制器设计步骤235

6.6　模型机的微程序设计235

6.6.1 时序系统235

6.6.2　微指令格式236

6.6.3　模型机的微程序流程238

6.6.4　模型机微程序表的编制245

6.6.5　微程序控制方式的优缺点257

6.6.6　微程序控制的应用257

6.7　流水线处理技术258

6.7.1　指令的执行方式258

6.7.2　流水线的分类260

6.7.3　线性流水线的性能261

6.7.4　流水线的相关问题264

6.8　主流CPU简介265

6.8.1　Intel公司的Pentium处理器265

6.8.2 SUN Microsystems公司的SPARC系统268

6.9　习题270

第7章　存储系统274

7.1　存储系统概论274

7.2　主存储器277

7.2.1　基本概念277

7.2.2　静态MOS RAM芯片举例279

7.2.3　动态MOS RAM 2164芯片285

7.2.4　动态MOS RAM 4116芯片288

7.2.5　动态RAM的刷新291

7.2.6　只读存储器举例292

7.2.7　主存储器与CPU的连接298

7.3 高速缓存301

7.3.1 Cache存储器工作原理301

7.3.2 Cache的设置302

7.3.3 Cache的映射303

7.3.4　替换算法306

7.3.5　读写过程306

7.3.6　块的大小307

7.3.7 Cache的容量307

7.4　虚拟存储器307

7.4.1　页式虚拟存储器308

7.4.2　段式虚拟存储器310

7.4.3　段页式虚拟存储器311

7.5　磁盘存储器312

7.5.1　存储信息原理312

7.5.2　磁记录方式313

7.5.3　磁盘子系统315

7.5.4　硬盘存储器316

7.6　磁带存储器327

7.6.1　磁带机的结构327

7.6.2　磁带记录格式328

7.7　光盘存储器330

7.7.1　光盘存储器类型330

7.7.2　光盘存储器的工作原理331

7.7.3　光盘存储器的技术指标332

7.7.4 DVD333

7.8 习题334

第8章 输入／输出设备337

8.1 外围设备概述337

8.1.1　外围设备分类337

8.1.2　信息交换代码与传送格式340

8.1.3　调用外围设备的层次341

8.2　键盘342

8.2.1 键342

8.2.2　硬件扫描键盘344

8.2.3　软件扫描键盘345

8.3　显示设备348

8.3.1　显示器概述349

8.3.2　显示方式与规格349

8.3.3 光栅扫描成像原理351

8.3.4　屏幕显示与显示缓存间的对应关系356

8.3.5　屏幕显示的实现357

8.4　打印输出设备365

8.4.1 打印设备的分类365

8.4.2　针式打印机366

8.4.3 喷墨打印机369

8.4.4　激光打印机370

8.5　习题371

第9章　输入／输出系统373

9.1 输入／输出系统概述373

9.2　输入／输出接口375

9.2.1　接口的功能375

9.2.2　接口的组织376

9.2.3 接口的类型376

9.3　系统总线379

9.3.1 总线结构379

9.3.2　总线的控制方式382

9.4　输入／输出的连接方式384

9.4.1　总线型385

9.4.2　辐射型386

9.4.3　通道型386

9.4.4　输入／输出处理机型387

9.5　信息交换的控制方式387

9.6　程序直接控制方式389

9.6.1 查询的基本思想和工作流程389

9.6.2　程序查询控制方式接口389

9.6.3　设备状态字390

9.6.4　输入／输出管理程序举例391

9.7　程序中断控制方式391

9.7.1 中断概述391

9.7.2 中断请求的发送与屏蔽393

9.7.3　中断优先级394

9.7.4　单级中断处理和多重中断处理395

9.7.5　使用屏蔽码改变优先等级396

9.7.6　中断的处理过程397

9.7.7 中断响应399

9.7.8　中断识别400

9.7.9 中断服务和中断返回404

9.7.10　程序中断方式接口405

9.8 DMA方式406

9.8.1 DMA传送406

9.8.2 DMA主要操作过程407

9.8.3　基本的DMA控制器408

9.8.4　其他DMA控制器409

9.9　通道方式410

9.9.1　通道的概念411

9.9.2　通道的类型412

9.9.3　通道结构的发展414

9.10 习题414

参考文献418